專(zhuān)利名稱(chēng)：一種新型不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器及其存儲(chǔ)操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種新型不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器及其存儲(chǔ)操作方法。
背景技術(shù)：
動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)是可以用來(lái)存儲(chǔ)信息的存儲(chǔ)器件。DRAM在一些應(yīng)用中受 到偏愛(ài)，是因?yàn)樗鼈兛梢韵喈?dāng)廉價(jià)地以很高密度制造。嵌入式動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(eDRAM) 和其他邏輯電路共同集成在一個(gè)芯片內(nèi)，可以省去大量的緩沖器和I/0壓點(diǎn)，從而可以有 更高的速度，更小的面積和更低的功耗。由于DRAM核與邏輯電路之間有內(nèi)建的寬位數(shù) 據(jù)總線，這種大量并行處理能力使嵌入式DRAM可以滿(mǎn)足吉位時(shí)代的Tbyte/s數(shù)據(jù)通量的 要求。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)DRAM，從單元讀出的數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)列選擇、內(nèi)部I/0線、主放大器、輸出 緩沖器到達(dá)壓點(diǎn)，再通過(guò)封裝管腳到PCB板，要驅(qū)動(dòng)的負(fù)載電容在50pf以上，使速度收 到影響。對(duì)嵌入式DRAM，數(shù)據(jù)通過(guò)芯片內(nèi)的I/0壓點(diǎn)，要驅(qū)動(dòng)的電容只有l(wèi)pf左右，不 僅使速度極大提高，而且可以節(jié)省大量功耗。目前動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)主要是1T1C動(dòng) 態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。
動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元典型地包括兩個(gè)元件，也就是存儲(chǔ)電容器和存取晶體管， 構(gòu)成1T1C的結(jié)構(gòu)。圖1是一個(gè)傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器陣列結(jié)構(gòu)，其中100至108是存取 晶體管，109至111是位線，112至114是字線，115至117是位線上的寄生電容，118至 126是存儲(chǔ)電容器。下面以操作存取晶體管100和存儲(chǔ)電容器118構(gòu)成的存儲(chǔ)單元為例說(shuō) 明傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器的工作過(guò)程。在寫(xiě)操作階段，數(shù)據(jù)值被放在位線109上，字線112 則被提升，根據(jù)數(shù)據(jù)值的不同，存儲(chǔ)電容器118或者充電，或者放電，具體地，當(dāng)數(shù)據(jù)為 l時(shí)，存儲(chǔ)電容器118充電，當(dāng)數(shù)據(jù)為0時(shí)，存儲(chǔ)電容器118放電。在讀操作階段，位線 109首先被預(yù)充電，當(dāng)使字線112有效時(shí)，在位線電容115和存儲(chǔ)電容器118之間放生了 電荷的重新分配，這時(shí)位線上的電壓發(fā)生變化，這一變化的方向決定了被存放數(shù)據(jù)的值。 1T1C結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器是破壞性的，這就是說(shuō)存放在單元中的電荷數(shù)量在讀操作期間 被修改，因此完成一次讀操作之后必須再恢復(fù)到它原來(lái)的值。于是完成讀操作之后緊接著 就是刷新操作。進(jìn)行刷新操作之后才能進(jìn)行下一步的讀寫(xiě)操作。動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器屬于揮發(fā) 性存儲(chǔ)器，斷電時(shí)其保存的數(shù)據(jù)會(huì)消失，不適用于必須確保非易失數(shù)據(jù)絕對(duì)安全的場(chǎng)合， 例如網(wǎng)絡(luò)通訊類(lèi)(路由器、高端交換機(jī)、防火墻等)；打印設(shè)備類(lèi)(打印機(jī)、傳真機(jī)、掃描儀)；工業(yè)控制類(lèi)(工控板、鐵路/地鐵信號(hào)控制系統(tǒng)、高壓電繼電器等)；汽車(chē)電子
類(lèi)(行駛記錄儀等)；醫(yī)療設(shè)備(如彩超)；服務(wù)器類(lèi)(RedundantArrays of Inexpensive Disks服務(wù)器)。
在眾多不揮發(fā)存儲(chǔ)器中，現(xiàn)在基于相變材料的相變存儲(chǔ)器被廣泛地研究，相變存儲(chǔ)技 術(shù)(phase change memory)又稱(chēng)為OUM (Ovonic Unified Memory),對(duì)于硫系玻璃狀合金材 料，其存在一個(gè)具有閾值電壓的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)轉(zhuǎn)變是硫系化合物 材料在外界信號(hào)的作用下發(fā)生了由晶態(tài)向非晶態(tài)的可逆轉(zhuǎn)化，因此我們稱(chēng)其為相變材料。 Ge2Sb2Te5，以下簡(jiǎn)稱(chēng)GST，是一種典型的硫系半導(dǎo)體化合物。作為二進(jìn)制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的載 體，GST有2種表現(xiàn)出不同特性的狀態(tài)非晶態(tài)和多晶態(tài)(多晶態(tài)有2種結(jié)構(gòu)低溫下的面 心立方和相對(duì)高溫下更穩(wěn)定的密排六方)。由于GST的多晶態(tài)和非晶態(tài)在電導(dǎo)率上有明顯 的差異，使得狀態(tài)區(qū)分變得十分簡(jiǎn)單。
相變存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元典型地包括兩個(gè)元件，也就是相變存儲(chǔ)電阻和選通晶體管，構(gòu) 成1B1R的結(jié)構(gòu)。圖2 (a)是一個(gè)傳統(tǒng)的相變存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)，其中201是相變存儲(chǔ)電阻， 202是字線，203是位線，Tll是選通晶體管，這里選通晶體管是三極管，其基極連到字線 202，發(fā)射極連到位線203，集電極接地。當(dāng)需要對(duì)這個(gè)存儲(chǔ)單元操作時(shí)，字線202降為低 電壓，比如0V，位線上接需要操作的電壓或電流。下面結(jié)合圖2 (b)說(shuō)明對(duì)相變存儲(chǔ)單 元具體的操作方式。當(dāng)需要將相變存儲(chǔ)單元由低阻向高阻轉(zhuǎn)變時(shí)(又稱(chēng)復(fù)位RESET)，需 要幅度大的電流或電壓脈沖作用于存儲(chǔ)單元，使之迅速達(dá)到熔點(diǎn)，同時(shí)這個(gè)電流脈沖具有 陡峭的下降沿，使相變材料淬冷，把大量的缺陷保存在材料中，使之成為非晶態(tài)。如曲線 211。當(dāng)需要將相變存儲(chǔ)單元由高阻向低阻轉(zhuǎn)變的過(guò)程(又稱(chēng)置位SET)，則需要電流或電 壓把存儲(chǔ)單元加熱到晶化溫度的范圍，在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)讓晶粒生成，最后使材料中存在一 定數(shù)量的晶化部分，如曲線212。 RESET脈沖幅度高，脈寬窄，下降陡，而SET脈沖則相 反。如果要讀相變存儲(chǔ)單元，只需在其兩端加一個(gè)小電壓，讀其電流，通過(guò)與參考電流比 較得到相變存儲(chǔ)單元處于置位狀態(tài)還是復(fù)位狀態(tài)。
相變存儲(chǔ)器擁有天生的不揮發(fā)特性，在斷電后能夠長(zhǎng)久的保存數(shù)據(jù)，但是它的操作電 流比較大，功耗比較大，而動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器操作時(shí)靜態(tài)電流很小，功耗很小，但是斷電后不能 保存數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器及其存儲(chǔ)操作方法，其特征在于正常通電時(shí)使用不 揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀寫(xiě)操作，斷電后利用不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中的相變 存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。其優(yōu)點(diǎn)在于既利用了動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器功耗低，速度快的優(yōu)點(diǎn)，又實(shí)現(xiàn)了不揮發(fā)存儲(chǔ)。本發(fā)明提出一種不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，其特征在于包括數(shù)條字線，數(shù)條位線，以及數(shù) 個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元位于兩條字線與一條位線的各個(gè)交叉區(qū)。每個(gè)存儲(chǔ)單元包括一 個(gè)相變存儲(chǔ)單元和一個(gè)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元，其中相變存儲(chǔ)單元由第一選通器件和一個(gè)相變存儲(chǔ) 電阻組成，動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元由第二選通器件和一個(gè)存儲(chǔ)電容組成，相變存儲(chǔ)單元和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ) 單元通過(guò)各自的選通管的控制端與不同的字線相連，相變存儲(chǔ)單元和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元共用同 一根位線。本發(fā)明提出一種不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的操作方法正常通電時(shí)使用不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中 的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀寫(xiě)操作，斷電前將動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)存入不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中的 相變存儲(chǔ)單元，恢復(fù)供電后，將相變存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)回寫(xiě)入不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中的動(dòng)態(tài)存 儲(chǔ)單元，并將所有的相變存儲(chǔ)單元置位。


圖1是一個(gè)傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器陣列結(jié)構(gòu)圖2(a)是傳統(tǒng)的相變存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)圖2(b)是相變存儲(chǔ)單元操作電流電壓3是本發(fā)明提出的不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)4是本發(fā)明提出的不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器操作流程5是本發(fā)明提出的不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器陣列 圖中標(biāo)號(hào)100至108是存取晶體管，109至111是位線，112至114是字線，115至117是位線上的 寄生電容，118至126是存儲(chǔ)電容器，200是傳統(tǒng)的相變存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)，201是相變存儲(chǔ)電 阻，202是字線，203是位線，211是相變存儲(chǔ)器reset脈沖，212是相變存儲(chǔ)器set脈沖， 300是不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)，311, 312是字線，313是位線，301是相變存 儲(chǔ)電阻，321是動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)電容，401-412是操作不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的流程，Tll， T12……Tnn是選通三極管，501-516是相變存儲(chǔ)電阻，521-536是存儲(chǔ)電容，540、 541是 行譯碼器，550是列譯碼器，551是多路選擇器，561、 564是讀出放大器，562是刷新電 路，563、 565是寫(xiě)驅(qū)動(dòng)電路，566是緩存，567是輸入輸出I/O.具體實(shí)施方式
在下文中結(jié)合圖示在參考實(shí)施例中更完全地描述本發(fā)明，本發(fā)明提供優(yōu)選實(shí)施例，但 不應(yīng)該被認(rèn)為僅限于在此闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例以便此公在此參考圖是本發(fā)明的理想化實(shí)施例的示意圖，本發(fā)明所示的實(shí)施例不應(yīng)該被認(rèn)為僅
限于圖中所示的區(qū)域的特定形狀。
本發(fā)明涉及一種新型不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器及其存儲(chǔ)操作方法。 附圖(1 2)在發(fā)明技術(shù)背景中進(jìn)行了解釋。
圖3示出了本發(fā)明提出的不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)，包括字線311， 312，位 線313，選通三極管Tll， T2I，相變存儲(chǔ)電阻301，動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)電容321。選通三 極管T11的基極與字線311相連，發(fā)射極與相變存儲(chǔ)電阻301相連，集電極接地，相變存 儲(chǔ)電阻的一端與選通三極管Tll的發(fā)射極相連，另一端與位線313相連，選通三極管T21 的基極與字線312相連，發(fā)射極與相變存儲(chǔ)電阻301相連，并通過(guò)相變存儲(chǔ)電阻301與位 線313相連，集電極接動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)電容321。選通二極管Tll與相變存儲(chǔ)電阻301 構(gòu)成相變存儲(chǔ)單元，選通三極管T21與存儲(chǔ)電容321構(gòu)成動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元，當(dāng)需要對(duì)存儲(chǔ)單 元中的相變存儲(chǔ)單元進(jìn)行操作時(shí)，使字線311降為低電平，比如0V，使選通三極管Tll 導(dǎo)通，字線312為高電平，比如3.3V，使選通三極管T21關(guān)斷，位線313上接對(duì)應(yīng)的操作 電壓，具體地，當(dāng)需要置位相變存儲(chǔ)單元時(shí)，在位線313上接中等幅度電壓，比如1.8V， 使相變存儲(chǔ)電阻301成為低阻狀態(tài)，當(dāng)需要復(fù)位相變存儲(chǔ)單元時(shí)，在位線313上接高電壓， 比如3.3V，使相變存儲(chǔ)電阻301成為高阻狀態(tài)，當(dāng)需要讀相變存儲(chǔ)單元時(shí)，在位線313上 接低電壓，比如L2V。當(dāng)需要對(duì)存儲(chǔ)單元中的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元進(jìn)行操作時(shí)，使字線312降為 低電平，比如OV，使選通三極管T21導(dǎo)通，字線311為高電平，比如3.3V，使選通三極 管T11關(guān)斷，位線313上接對(duì)應(yīng)的操作電壓，具體地，數(shù)據(jù)值被放在位線313上，根據(jù)數(shù) 據(jù)值的不同，存儲(chǔ)電容器118或者充電，或者放電，當(dāng)數(shù)據(jù)為1時(shí)，存儲(chǔ)電容321充電， 當(dāng)數(shù)據(jù)為O時(shí)，存儲(chǔ)電容321放電。在讀操作階段，位線313首先被預(yù)充電，當(dāng)選通三極 管T21導(dǎo)通時(shí)，在位線電容和存儲(chǔ)電容321之間放生了電荷的重新分配，這時(shí)位線上的電 壓發(fā)生變化，這一變化的方向決定了被存放數(shù)據(jù)的值。
圖4為本發(fā)明提出的不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的操作流程。首先，初始化置位所有相變存儲(chǔ) 單元，如操作流程401，然后就可以對(duì)本發(fā)明提出的不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元 進(jìn)行正常的讀寫(xiě)操作，如操作流程402。當(dāng)檢測(cè)到即將斷電時(shí)，需要讀出動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元中 的數(shù)據(jù)至緩存，然后將緩存中的數(shù)據(jù)寫(xiě)入相應(yīng)地址的相變存儲(chǔ)單元中，使得斷電后這些數(shù) 據(jù)仍然能夠保存，如操作流程404-407。上電后，需要讀出相變存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)至緩存， 并將相變存儲(chǔ)單元重新置位至低阻狀態(tài)，之后將緩存中的數(shù)據(jù)寫(xiě)回相應(yīng)地址的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單 元中，如操作流程410-412，以上流程實(shí)現(xiàn)了不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的功能。
圖5為本發(fā)明提出的不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的陣列圖，其中Tll， T12……Tnn為選通三極管，501-516為相變存儲(chǔ)電阻，521-536為存儲(chǔ)電容，540、 541為行譯碼器，奇數(shù)行字線同行譯碼器540相連，偶數(shù)行字線同行譯碼器541相連，550為列譯碼器，551為多路選擇器，561、 564為讀出放大器，其中561是動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元的讀出放大器，564是相變存儲(chǔ)單元的讀出放大器，562為刷新電路，563、 565為寫(xiě)驅(qū)動(dòng)電路，其中563是動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元的寫(xiě)驅(qū)動(dòng)電路，565是相變存儲(chǔ)單元的寫(xiě)驅(qū)動(dòng)電路，566為緩存，567為輸入輸出I/0。下面以選中Tll， T21，相變存儲(chǔ)電阻501和存儲(chǔ)電容521組成的存儲(chǔ)單元為例說(shuō)明本發(fā)明提出的不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的操作方法。正常通電情況下，只需對(duì)T21及存儲(chǔ)電容521構(gòu)成的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀寫(xiě)操作，存儲(chǔ)陣列中的相變存儲(chǔ)單元都處于置位狀態(tài)。當(dāng)需要對(duì)存儲(chǔ)電容寫(xiě)0時(shí)，行譯碼器541使T21的基極所連的字線WL2變?yōu)榈碗娖?，比?V，使其他字線WL4-WLn為高電平，比如3.3V，行譯碼器540使WL1-WL (^)都為為高電平，比如3.3V，這樣陣列中只有T21的EB結(jié)正偏，通過(guò)寫(xiě)驅(qū)動(dòng)電路563、列譯碼器550及多路選擇器551在位線BL1上加低電平，比如0V，這樣存儲(chǔ)電容521就會(huì)放電，當(dāng)需要對(duì)存儲(chǔ)電容寫(xiě)1時(shí)，行譯碼器541使T21的基極所連的字線WL2變?yōu)榈碗娖?，比?V，使其他字線WL4-WLn為高電平，比如3.3V，行譯碼器540使WL1-WL 都為為高電平，比如3.3V，這樣陣列中只有T21的EB結(jié)正偏，通過(guò)寫(xiě)驅(qū)動(dòng)電路563、列譯碼器550及多路選擇器551在位線BL1上加高電平，比如3.3V，這樣存儲(chǔ)電容521就會(huì)充電，當(dāng)需要讀存儲(chǔ)電容的數(shù)據(jù)時(shí)，首先行譯碼器540和541使所有字線都為高電平，比如3.3V，通過(guò)讀出放大器561、列譯碼器550及多路選擇器551在位線BL1上預(yù)充電至中等電壓，比如1.5V，然后行譯碼器541使T21的基極所連的字線WL2變?yōu)榈碗娖?，比?V，使其他字線WL4-WLn為高電平，比如3.3V，行譯碼器540使WL1-WL 都為為高電平，比如3.3V，利用電荷分享原理讀出存儲(chǔ)電容521的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)讀出的數(shù)據(jù)為存儲(chǔ)電容寫(xiě)入相同的數(shù)據(jù)，這就是刷新操作。當(dāng)檢測(cè)到即將斷電時(shí)，首先行譯碼器540和541使所有字線都為高電平，比如3.3V，通過(guò)讀出放大器561、列譯碼器550及多路選擇器551在位線BL1上預(yù)充電至中等電壓，比如1.5V，然后行譯碼器541使T21的基極所連的字線WL2變?yōu)榈碗娖剑热?V，使其他字線WL4-WLn為高電平，比如3.3V，行譯碼器540使WL1-WL 都為為高電平，比如3.3V，利用電荷分享原理讀出存儲(chǔ)電容521的數(shù)據(jù)，然后將讀出的數(shù)據(jù)存入緩存566。接著如果讀出的數(shù)據(jù)為0，需要將這個(gè)數(shù)據(jù)寫(xiě)入同一存儲(chǔ)單元中的相變存儲(chǔ)單元，具體如下，行譯碼器540使T11的基極所連的字線WL1變?yōu)榈碗娖剑热?V，使其他字線WL3-WL(n-i為高電平，比如3.3V，行譯碼器541使WL2-WL(。)都為為高電平，比如3.3V，這樣陣列中只有Tll的EB結(jié)正偏，通過(guò)寫(xiě)驅(qū)動(dòng)電路565、列譯碼器550及多路選擇器551在位線BL1上加高電壓，比如3.3V，使相變存儲(chǔ)電阻復(fù)位，處于高阻狀態(tài)。如果讀出的數(shù) 據(jù)為l，由于本身相變存儲(chǔ)電阻就處于置位狀態(tài)，無(wú)需再操作。
重新上電后，行譯碼器540使T11的基極所連的字線WL1變?yōu)榈碗娖剑热鏞V，使 其他字線WL3-WL 為高電平，比如3.3V，行譯碼器541使WL2-WL (n)都為為高電平， 比如3.3V，這樣陣列中只有Tll的EB結(jié)正偏，通過(guò)讀出放大器564、列譯碼器550及多 路選擇器551在位線BL1上加讀電壓，比如1.2V，讀出相變存儲(chǔ)單元的狀態(tài)，存到緩存 566中，然后通過(guò)寫(xiě)驅(qū)動(dòng)電路565、列譯碼器550及多路選擇器551在位線BL1上加中等 電壓，比如2V，使相變存儲(chǔ)電阻置位，處于低阻狀態(tài)。接著根據(jù)緩存566中的數(shù)據(jù)對(duì)存儲(chǔ) 單元中的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元進(jìn)行寫(xiě)操作，具體地，如果緩存緩存566中的數(shù)據(jù)為0，行譯碼器 541使T21的基極所連的字線WL2變?yōu)榈碗娖?，比?V，使其他字線WL4-WLn為高電 平，比如3.3V，行譯碼器540使WLl-WL(w)都為為高電平，比如3.3V，這樣陣列中只 有T21的EB結(jié)正偏，通過(guò)寫(xiě)驅(qū)動(dòng)電路563、列譯碼器550及多路選擇器551在位線BL1 上加低電平，比如OV，這樣存儲(chǔ)電容521就會(huì)放電，如果緩存緩存566中的數(shù)據(jù)為1，行 譯碼器541使T21的基極所連的字線WL2變?yōu)榈碗娖?，比?V，使其他字線WL4-WLn 為高電平，比如3.3V，行譯碼器540使WLl-WL(n.D都為為高電平，比如3.3V，這樣陣 列中只有T21的EB結(jié)正偏，通過(guò)寫(xiě)驅(qū)動(dòng)電路563、列譯碼器550及多路選擇器551在位 線BL1上加高電平，比如3.3V，這樣存儲(chǔ)電容521就會(huì)充電。
以上過(guò)程實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的不揮發(fā)存儲(chǔ)，使得在正常工作時(shí)能發(fā)揮動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器速度 快，功耗低的優(yōu)點(diǎn)，在斷電時(shí)，能通過(guò)相變存儲(chǔ)材料將動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)保存下來(lái)，在 重新上電時(shí)恢復(fù)到動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中，實(shí)現(xiàn)了不揮發(fā)存儲(chǔ)。
權(quán)利要求
1、一種不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，其特征在于包括數(shù)條字線，數(shù)條位線，以及數(shù)個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元位于兩條字線與一條位線的各個(gè)交叉區(qū)。每個(gè)存儲(chǔ)單元包括一個(gè)相變存儲(chǔ)單元和一個(gè)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元，其中相變存儲(chǔ)單元由第一選通器件和一個(gè)相變存儲(chǔ)電阻組成，動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元由第二選通器件和一個(gè)存儲(chǔ)電容組成，相變存儲(chǔ)單元和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元通過(guò)各自的選通管的控制端與不同的字線相連，相變存儲(chǔ)單元和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元共用同一根位線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，其特征在于所述的選通器件是雙極型晶 體管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，對(duì)其操作方法的特征為正常通電時(shí)使 用權(quán)利要求1所述的不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀寫(xiě)操作，其中寫(xiě)1:打開(kāi)存儲(chǔ)單元的第二選通器件，關(guān)閉存儲(chǔ)單元的第一選通器件，在存儲(chǔ)單元的 位線施加高電平。寫(xiě)0:打開(kāi)存儲(chǔ)單元的第二選通器件，關(guān)閉存儲(chǔ)單元的第一選通器件，在存儲(chǔ)單元的 位線施加低電平。讀先關(guān)閉存儲(chǔ)單元的第一選通器件和第二選通器件，位線上施加預(yù)充電電壓，再打 開(kāi)存儲(chǔ)單元的第二選通器件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，對(duì)其操作方法的特征為斷電前先關(guān)閉 存儲(chǔ)單元的第一選通器件和第二選通器件，位線上施加預(yù)充電電壓，再打開(kāi)存儲(chǔ)單元的第二選通器件，將動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)存入緩存，然后將緩存中的數(shù)據(jù)存入權(quán)利要求l所述 的不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中的相變存儲(chǔ)單元，其中-存0:打開(kāi)存儲(chǔ)單元的第一選通器件，關(guān)閉存儲(chǔ)單元的第二選通器件，在存儲(chǔ)單元的 位線施加高電平，復(fù)位相變存儲(chǔ)單元存l:不進(jìn)行任何操作。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，對(duì)其操作方法的特征為恢復(fù)供電后， 打開(kāi)存儲(chǔ)單元的第一選通器件，關(guān)閉存儲(chǔ)單元的第二選通器件，在存儲(chǔ)單元的位線施加讀 電壓，讀出相變存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)存入緩存，再打開(kāi)存儲(chǔ)單元的第一選通器件，關(guān)閉存儲(chǔ)單 元的第二選通器件，在存儲(chǔ)單元的位線施加中等幅度電壓，置位相變存儲(chǔ)單元。然后將緩 存中的數(shù)據(jù)寫(xiě)入權(quán)利要求1所述的不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元，其中-寫(xiě)1:打開(kāi)存儲(chǔ)單元的第二選通器件，關(guān)閉存儲(chǔ)單元的第一選通器件，在存儲(chǔ)單元的 位線施加高電平。寫(xiě)0:打開(kāi)存儲(chǔ)單元的第二選通器件，關(guān)閉存儲(chǔ)單元的第一選通器件，在存儲(chǔ)單元的 位線施加低電平。
全文摘要
本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種新型不揮發(fā)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器及其存儲(chǔ)操作方法。存儲(chǔ)器包括數(shù)個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元位于兩條字線與一條位線的各個(gè)交叉區(qū)。每個(gè)存儲(chǔ)單元包括一個(gè)相變存儲(chǔ)單元和一個(gè)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元，其中相變存儲(chǔ)單元由第一選通器件和一個(gè)相變存儲(chǔ)電阻組成，動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元由第二選通器件和一個(gè)存儲(chǔ)電容組成，相變存儲(chǔ)單元和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元通過(guò)各自的選通管的控制端與不同的字線相連，相變存儲(chǔ)單元和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元共用同一根位線。其優(yōu)點(diǎn)在于既利用了動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器功耗低，速度快的優(yōu)點(diǎn)，又實(shí)現(xiàn)了不揮發(fā)存儲(chǔ)。
文檔編號(hào)G11C11/00GK101409104SQ20081004093
公開(kāi)日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2008年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月24日
發(fā)明者吳雨欣, 廖啟宏, 佶 張, 樂(lè) 徐, 林殷茵, 胡倍源, 薛曉勇 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)